Abstract – The following document
contains information about the automation, just about
self-sustaining buildings, including homes and buildings that get
their energy cleanly, either through wind or solar
power.
Índex Terms – Edificaciones verdes,
Energía Renovable, Domótica, Dosificación de
agua.
En la actualidad la dependencia de los seres humanos a
los combustibles fósiles es un problema en ascenso, no
sólo porque el suministro es cada vez más limitado,
sino porque su uso es tan vasto, que día a día
fomentamos la contaminación de nuestro planeta.
[13]
Por otro lado, están también el incremento
en los costos de la energía y la reducción de
materiales disponibles, como realidades que deben ser analizadas
de tal forma que se puedan encontrar una serie de soluciones que
tengan como características la economía y
rentabilidad, además del fácil acceso a las
soluciones propuestas. Para mitigar estos impactos, algunas
industrias han generado iniciativas que no sólo buscan
reducir los daños al medio ambiente, sino también
mejorar el bienestar del ser humano. [13], [17]
En el área de la construcción el tema que
abordaremos en este documento, una de estas iniciativas son los
edificios verdes ya sea que tengan certificación LEED,
BREEAM o CASBEE que buscan que se usen
materiales renovables y se implementen procesos de
construcción sostenible. Es en este punto en el que
centrará de forma especial la atención del presente
artículo de reflexión, considerando esencial no
sólo dar a conocer la información sobre el concepto
edificio verde. [13], [16]
El impacto que tienen los edificios en los recursos
naturales es significativo. Se tiene estimado que en los Estados
Unidos, por ejemplo, los edificios consumen más del 70%
del total de la energía eléctrica generada y
más del 30% del total de la energía consumida en el
país. Pero no sólo el consumo de energía
eléctrica es una preocupación, también lo es
la utilización de recursos naturales y la
generación de dióxido de carbono (CO2). Los
edificios son la principal fuente de generación de CO2,
por encima del transporte y la industria. En Estados Unidos,
solamente, los edificios generan un 39% del total de emisiones de
CO2, consumen el 40% de materias primas a nivel global y 13% de
agua potable. [8], [13]
De esta manera realizaremos un análisis de un
sistema muy conocido en las edificaciones verdes, como lo es la
dosificación eficiente del agua.
2.1 DOMOTICA
La palabra domótica procede del latín
domus (casa) y de la palabra francesa ?informatique
(informática o automática)
Los automatismos destinados a edificios de oficinas se
han ido aplicando también a las viviendas, edificios u
otro tipo de edificaciones, lo que ha dado origen a la vivienda
domótica.
También podríamos decir que
domótica es "aquella en la que existen agrupaciones
automatizadas de equipos, normalmente asociadas por funciones,
que disponen de la capacidad de comunicarse interactivamente
entre ellas a través de un bus domestico multimedia que
las integra" [1], [2]
Figura 1. Conexión a través
de un bus de datos [2]
Ventajas
Los beneficios que aporta la Domótica son
múltiples, y en general cada día hay nuevas
actualizaciones. Algunas de las ventajas se describen a
continuación:
a) El ahorro energético gracias a una
gestión tarifaria e "inteligente" de los sistemas y
consumos.
b) La potenciación y enriquecimiento de la propia
red de comunicaciones.
c) La más contundente seguridad personal y
patrimonial.
d) La gestión remota (v.gr. vía
teléfono, radio, internet, tablet, consola juegos, etc.)
de instalaciones y equipos domésticos.
e) La calidad de vida aumenta considerablemente. [3],
[6]
Aplicaciones de la
Domótica
Las posibles aplicaciones son innumerables dadas las
posibilidades de la Domótica y las posibles necesidades de
los propios usuarios, por ello trataremos de agruparlas en
algunas comunes. Son:
a) Programación y zonificación de la
climatización. [3], [7]
b) Racionalización de cargas eléctricas:
desconexión de equipos de uso no prioritario en
función del consumo eléctrico en un momento dado.
Reduce la potencia contratada. [3], [7]
c) Gestión de tarifas, derivando el
funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
[3], [7]
En el ámbito del nivel de confort. [3],
[7]
a) Apagado general de la iluminación en una
vivienda. [3], [7]
b) Automatización del apagado/ encendido en cada
punto de luz. [3], [7]
c) Regulación de la iluminación
según el nivel de luminosidad ambiente. [3],
[7]
d) Automatización de todos los distintos sistemas
instalaciones de equipos dotándolos de control eficiente y
de fácil manejo. [3], [7]
e) Integración del portero al teléfono, o
del videoportero al televisor. [3], [7]
La aplicación de la domótica es muy
amplia, pero nos enfocaremos de manera general a las
edificaciones verdes o autosustentables, es decir que obtienen su
energía a través de energías
renovables.
2.2 ARQUITECTURA
SUSTENTABLE
La arquitectura sostenible es aquélla que tiene
en cuenta el medio ambiente y que tiene en consideración
la eficiencia de materiales y de la estructura de
construcción, los procesos de edificación, el
urbanismo y el impacto que los edificios tienen en la naturaleza
y en la sociedad. [5]
También podríamos decir que la
arquitectura verde, eco-arquitectura es un modo de concebir al
diseño arquitectónico de una manera que busca
aprovechar los recursos naturales. [4]
Figura 2. Edificio sustentable en forma
de montaña [5]
En la figura 2 se observa un edificio en forma de
montaña, esta ha sido galardonada con el certificado de
oro por el Green Building Council de Estados Unidos.
El objetivo de una arquitectura sustentable consiste en
obtener una eficiencia energética para que esas
edificaciones no generen un gasto innecesario de energía,
aprovechen los recursos de su entorno para el funcionamiento de
sus sistemas de esta manera no tendrán ningún
impacto en el medio ambiente. [4], [5]
2.3 EDIFICIO VERDE
2.3.1 RESEÑA
HISTÓRICA
Antes de la segunda mitad del siglo XX aparecieron en el
campo experimental construcciones que utilizaban energías
alternativas, como sucedió en 1939 cuando se construyera
en Massachusetts, EEUU, la Casa solar MIT #1, con un presupuesto
de U$S 680,000, por parte del Masachusset Institute of
Technologies – MIT. [4]
Este edificio implicó un paradigma que en el
transcurrir de dos décadas generó una competencia
entre universidades americanas, primero, a la que se sumaron
luego europeas. Esto llevó a la realización de
congresos y creación de asociaciones nacionales e
internacionales donde concurrían en un espacio
Académico multidisciplinario arquitectos,
físicos e ingenieros trabajando en grupos para el
desarrollo de estas viviendas de carácter experimental.
[4]
Figura 3. Casa solar MIT#1 [4]
Un edificio verde o bioconstrucción es una
edificación en la cual se utilizan materiales que no
producen impacto en el medio ambiente y la comunidad que los
rodea, además proporciona un óptimo ambiente
interior para el beneficio de sus ocupantes. Son construidos
mediante una filosofía que integra el diseño, la
construcción y operación desde la
planificación del proyecto, abarcando aspectos como: el
uso eficiente de los recursos de agua y energía,
selección de materiales y la calidad ambiental al
interior. [4], [8], [9], [10]
2.3.2 OBJETIVOS DE UN EDIFICIO
VERDE
Los objetivos que busca una edificación de este
tipo son:
1) Mejorar la calidad del aire y del agua
mediante la reducción de basura y conservación
de los recursos naturales. [11]
2) Reducir los costos de operación, y
mejorar la rentabilidad del inmueble. [11]
3) Mejorar el ambiente interior en la calidad
del aire, la reducción de ruido, el confort y la salud
de sus ocupantes, logrando una mayor calidad de vida.
[11]
La dependencia de los seres humanos a los combustibles
fósiles es un problema en ascenso, no sólo porque
su suministro es cada vez más limitado, sino porque su uso
es tan vasto, que día a día fomentamos la
contaminación de nuestro planeta y, por consiguiente, el
calentamiento global. El impacto que tienen los edificios en los
recursos naturales es significativo. Se tiene estimado que en los
Estados Unidos, por ejemplo, los edificios consumen más
del 70% del total de la energía eléctrica generada
y más del 30% del total de la energía consumida en
el país. [11], [12], [13], [18]
2.3.3 ALGUNOS MATERIALES EMPLEADOS EN SU
CONTRUCCION
Los materiales empleados en este tipo de construcciones
son principalmente de bajo impacto ecológico, estos
son:
El adobe (mezcla de arcillas, fibras vegetales y a
veces excrementos secos) o la piedra. [4]
Balas de paja de cereales o hierbas altas como
bloques, que se recubren con pastas que incluyen mezclas de
cal o arcilla para protegerlos de los agentes externos. Este
sistema, aunque pueda parecer muy rudimentario, permite
construcciones de gran resistencia y aceptable habitabilidad,
con un razonable aislamiento térmico y
acústico, lo que permite un mayor ahorro de
energía. [4]
Se evitan el cemento el hierro y materiales
sintéticos. Los edificios verdes son construidos siguiendo
pautas bioclimáticas pueden lograr entre un 50% y un 80%
de ahorro energético respecto de los convencionales. Para
conseguirlo es fundamental captar los rayos solares en
épocas de invierno.
Los complejos de edificios, son construidos a partir de
sistemas de energías renovables como pequeñas
plantas eólicas o instalaciones solares. [14], [15],
[19]
2.4 SISTEMAS DE CALIFACION EN EL
MUNDO
Los edificios verdes son calificados de
distintas maneras en cada país, aquí presentamos
algunas categorías:
Reino Unido.Building Research Establishment
Environmental Assessment Method (BREEAM). Evalúa las
construcciones en diferentes aspectos: uso eficiente de
energía, uso eficiente del agua, manejo de desechos y uso
de materiales. Al concluir la evaluación el proyecto puede
estar en uno de cuatro niveles: aprobado, bueno, muy bueno y
excelente. [16]
Japón. Comprehensive Assessment System for
Building Environmental Efficiency (CASBEE). Califica las
construcciones en dos dimensiones: calidad de vida para los
habitantes de la construcción (Q) y carga ambiental (L).
Una construcción tendrá mayor puntaje a medida que
aumente Q y disminuya L. Al concluir la evaluación el
proyecto puede estar en uno de cinco niveles: C, B-, B+, A y S.
[16]
EE.UU. Leadership in Energy and Environmental Design
(LEED). LEED son las siglas en inglés de Leadership
in Energy and Environmental Design que traduce Líder en
Diseño Energético y Ambiental. [16]
2.5 EDIFICIOS MÁS SOSTENIBLES DEL
PLANETA
Los edificios más eficientes en la
obtención de su propia energía. Entre estos
tenemos:
NuOffice (Munich, Alemania)
Es considerado el edificio más
sostenible del mundo con un ahorro energético
de hasta el 90% en comparación con edificios de oficinas
más antiguos de acuerdo con las normas LEED.
[17]
Figura 4 NuOffice [17]
Taipei 101 ( Taipei,
Taiwan)
Tiene el título de ser el edificio verde
más alto del mundo (508 metros). Fue construido
para resistir tifones y terremotos, en el piso 92 se
aloja una bola de 660 toneladas de peso que sirve para darle
estabilidad frente a los vientos. [17]
Figura 5 Taipei 101 [17]
Commerzbank
(Frankfurt, Alemania)
No podemos olvidar hacer mención al primer
rascacielos ecológico del mundo, Commerzbank, la torre
incluye 9 jardines a diferentes alturas y un ingenioso sistema
de luz natural en todas las oficinas. [17]
Figura 6 Commerzbank [17]
Torre Pearl
River (Guangzhou, China)
El mayor edificio con climatización por suelo
radiante combina estrategias pasivas con alta tecnología
energética produciendo gracias a sus turbinas
eólicas la suficiente electricidad como para
autoabastecerse. [17]
Figura 7 Torre Pearl River
[17]
Bullitt Center (Seattle,
Washington)
Considerado en la vanguardia actual de la
construcción verde como el edificio de oficinas
más ecológico del mundo cuenta
con paneles solares desde donde obtiene el 100% de la
energía que alimenta la construcción.
[17]
Figura 8 Bullitt Center [17]
2.5 DOSIFICACIÓN EFICIENTE DEL
AGUA EN EDIFICIOS
Finalmente el objetivo de este documento es centrarse en
un sistema en el cual se dosifique de manera eficiente el agua,
que es un recurso vital para el hombre.
En una edificación es indispensable la necesidad
de desplazar el líquido hacia diferentes puntos hace
necesaria la utilización de equipos con tecnología
que, a su vez, permita: [20]
Una presión constante durante
los tiempos de mayor demanda. [20]Identificar la perdida de agua a causa
de fugas en el sistema hidráulico. [20]Optimizar la vida útil de las
instalaciones hidráulicas. [20]Optimizar el consumo de la
energía eléctrica. [20]
Por ello, la tecnología utilizada en estas
edificaciones está en la utilización de variadores
de frecuencia y arrancadores de estado sólido, hace que
cada vez más aplicaciones cuenten con la posibilidad de
ajustar y controlar el bombeo del agua, en función de las
necesidades particulares de la demanda, asegurando así la
dosificación eficiente de este líquido. [18] [19],
[20]
Figura 9 Altivar 12 [20]
Características Altivar
12
Elimina los golpes de ariete que reducen la vida
mecánica del sistema. [20]Protección térmica en cada bomba.
[20]Protección contra sobrecarga, para disminuir
el problema causado por la cavitación de las bombas.
[20]Asegurar la inversión de fase, que implique
algún riesgo para las bombas. [20]Posibilidad de integrarse a una red de
comunicación de sistemas para la automatización
de edificios. [20]Limitación de las caídas de
tensión y los picos de corriente demandados durante el
arranque de los motores. [20]
Controlando bombas centrifugas conectadas en
paralelo
Normalmente, la utilización de este tipo de
bombas se centra en la transferencia del agua del tanque de
reserva al sistema de distribución, garantizando siempre
una presión constante hasta el último punto de
distribución INDEPEMDIENTEMENTE de las fluctuaciones
generadas por la demanda de los diferentes usuarios.
[20]
Figura 10Conexión de dos bombas
conectadas en paralelo [20]
Y es en base a parámetros como la cantidad de
flujo requerido, la distancia y la altura de los puntos de
distribución, además de los horarios de
abastecimiento crítico, por medio de los cuales se pueden
determinar las características adecuadas para un sistema
de bombeo adecuado. [20]
Las arquitecturas de "multi-bombeo" que involucran la
instalación de más de una bomba conectadas en
paralelo, son soluciones cada vez más frecuentes de
encontrar. [20]
La domótica es un sistema de alta
tecnología el cual nos permite automatizar procesos de la
vida diaria, en este caso aplicado a edificios verdes, es decir
edificios autosustentables que pueden obtener su energía
independientemente de la red eléctrica
convencional.
Estos edificios verdes en la actualidad son pocos, ya
que su alto costo representa un 15 % más, de lo que
costaría un edificio normal de las mismas
características.
Estas edificaciones verdes están construidas con
materiales de bajo impacto ecológico, es decir no causan
daño al medio ambiente. El objetivo de una
edificación de este tipo es reducir los gases de efecto
invernadero, bajar el costo de mantenimiento y brindar una
calidad de vida óptima ya que gran parte del edificio esta
automatizado.
Finalmente nos centramos en un sistema de
dosificación de agua, este nos permite distribuir de una
manera eficiente en el cual se reduce las posibles fallas, ya sea
por fugas o por otros factores. Con el Altivar 12 el control de
las bombas de agua se realiza de manera automática,
enviando más volumen de agua o poco, dependiendo de lo que
el edificio requiera solamente con variar la frecuencia en los
motores.
[1] Título Domótica y hogar
digital
Autores Stefan Junestrand, Xavier Passaret,
Daniel Vázquez
Editor Editorial Paraninfo, 2005
ISBN 8428328919, 9788428328913
N.º de páginas 228
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Disponible en:
http://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=8ERFqWcdHAEC&oi=fnd&pg=PR3&dq=domotica+&ots=WPMTBPwUSR&sig=gNk1H1vBAzitMOf-UflhhYwG4a0#v=onepage&q=domotica&f=false
[2]
http://www.cib.espol.edu.ec/digipath/d_tesis_pdf/d-35940.pdf
[3]
http://www.domodesk.com/que-es-domotica
[4]
http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/32922/1/floreseverardo.pdf
[5]
http://twenergy.com/arquitectura-sostenible
[6] Título Domótica para
viviendas y edificios
Traducido por Werner Harke
Editor Marcombo, 2010
ISBN 8426716334, 9788426716330
N.º de páginas 120
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Disponible en:
http://books.google.es/books?id=kFrEugsME04C&printsec=frontcover&dq=domotica+edificios+inteligentes&hl=es&sa=X&ei=x1jLU_q0IoOvyASFzYCIBg&ved=0CFMQ6AEwBQ#v=onepage&q=domotica%20edificios%20inteligentes&f=false
[7] Título Manual de
domótica
Autores José Manuel Huidobro,
Ramón Jesús Millán Tejedor
Editor Creaciones Copyright SL,
2010
ISBN 8492779373, 9788492779376
N.º de páginas 218
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Disponible en:
http://books.google.es/books?id=V6IzqqDcfF8C&printsec=frontcover&dq=domotica+edificios+inteligentes&hl=es&sa=X&ei=x1jLU_q0IoOvyASFzYCIBg&ved=0CDkQ6AEwAQ#v=onepage&q=domotica%20edificios%20inteligentes&f=false
[8] Título Economía para un
planeta abarrotado
Autor Jeffrey Sachs
Editor Penguin Random House Grupo Editorial
España, 2011
ISBN 8499920896, 9788499920894
Disponible en:
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[9] Título Eficiencia
energética en edificios: certificación y
auditorías energéticas
Autores Francisco Javier Rey
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Editor Editorial Paraninfo, 2006
ISBN 8497324196, 9788497324199
N.º de páginas 313
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Disponible en:
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[10] Título Inteligencia
ecológica
Autor Daniel Goleman
Traducido por David González
Raga
Editor Editorial Kairós,
2012
ISBN 8472458342, 9788472458345
Disponible en:
http://books.google.es/books?id=smFRRW2zlQMC&pg=PA173&dq=edificios+verdes&hl=es&sa=X&ei=KU_LU8hXyarIBImYgogG&ved=0CEcQ6AEwBQ#v=onepage&q=edificios%20verdes&f=false
[11]
http://www.schneider-electric.com.mx/documents/soporte/publicaciones-tecnicas/revista-schneider-en-linea/EnLineaJulio2010.pdf
[12] Título La situación del
mundo, 2007
Autor Situacion del mundo
Editor Linda Starke
Colaborador Worldwatch Institute
Editor Icaria Editorial, 2007
ISBN 8474262909, 9788474262902
N.º de páginas 477
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Disponible en:
http://books.google.es/books?id=Vb-ljUZhzG0C&pg=PA193&dq=edificios+verdes&hl=es&sa=X&ei=KU_LU8hXyarIBImYgogG&ved=0CEEQ6AEwBA#v=onepage&q=edificios%20verdes&f=false
[13]http://www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/RevistaLimpia/Vol4n1/61-75.pdf
[14]http://revista.consumer.es/web/es/20030601/pdf/medioambiente.pdf
[15] Título Informe regional sobre
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Andalucía
Autor Fundación EOI
Editor EOI
Esc.Organiz.Industrial
ISBN 8493730661, 9788493730666
Disponible en:
http://books.google.es/books?id=1rOUwCBA1X0C&pg=PA125&dq=edificios+verdes&hl=es&sa=X&ei=fVbLU_GjOYyMyATWjoLoBg&ved=0CCwQ6AEwATgK#v=onepage&q=edificios%20verdes&f=false
[16]http://www.javeriana.edu.co/arquidis/educacion_continua/documents/sistemasdecalificacion.pdf
[17]
http://eadic.com/blog/topd-los-5-edificios-mas-sostenibles-del-mundo/
[18] Título Arte y Cemento,15 Abr
2005
N.º de páginas 144
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ISSN 0212-8578
Publicado por Reed Business Information
Spain
Disponible en:
http://books.google.es/books?id=lWAEAAAAMBAJ&pg=PT17&dq=edificios+verdes&hl=es&sa=X&ei=KU_LU8hXyarIBImYgogG&ved=0CE0Q6AEwBg#v=onepage&q=edificios%20verdes&f=false
[19] Título Monográfico Green
jobs. Marco normativo y competencial de la economía verde
en España 2010
Autor Fundación EOI,
Fundación OPTI
Editor EOI Esc.Organiz.Industrial,
2011
ISBN 8415061102, 9788415061106
N.º de páginas 302
páginas
Disponible en:
http://books.google.es/books?id=EoqVOHuhzPIC&pg=PA48&dq=edificios+verdes&hl=es&sa=X&ei=fVbLU_GjOYyMyATWjoLoBg&ved=0CCcQ6AEwADgK#v=onepage&q=edificios%20verdes&f=false
[20]
http://www.schneider-electric.com.mx/documents/soporte/publicaciones-tecnicas/revista-schneider-en-linea/EnLineaJulio2010.pdf
Autor:
Victor Manuel Humala
Avila
Universidad Politécnica Salesiana,
Sede Cuenca
Electrónica Analógica
II